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論文

Development of a neutron scintillator for a compact NRTA system, 2

Lee, J.; 弘中 浩太; 伊藤 史哲*; 高橋 時音; 小泉 光生; 堀 順一*; 寺田 和司*

KURNS Progress Report 2021, P. 97, 2022/07

文部科学省補助金事業「核セキュリティ強化等推進事業費補助金」の下、核不拡散技術開発の一環として、レーザー駆動中性子源(LDNS)を用いたコンパクトな核共鳴透過分析(NRTA)システムの技術開発を行っている。コンパクトなNRTAシステムを構築するためには、中性子の飛行距離を短くすることが重要な要素である。しかし、短距離のTOF測定では、減速材中の水素への中性子捕獲による2.2MeVガンマ線の影響が短距離に比例して指数的に大きくなってしまう。また、LDNSは発展途上であるため、中性子フラックスが十分ではなく、検出効率の高い検出器を用いることが望ましい。このため、我々は、高エネルギーガンマ線に対する検出効率が低く、かつ高い中性子感度を持つ検出器(積層型中性子検出器)を開発してきた。令和3年度の京都大学LINAC実験では、中性子に対する検出効率を上げ、両側にPMTを取り付け、コインシデンス測定によりノイズを除去できるようになった改良型の積層型中性子検出器の性能評価を行い、共鳴TOF測定による良いパフォーマンスを確かめられた。

論文

核セキュリティのための中性子検出器開発

小泉 光生; 高橋 時音; 弘中 浩太; 持丸 貴則*; 山西 弘城*; 若林 源一郎*

令和2年度近畿大学原子炉利用共同研究等経過報告書, p.76 - 80, 2021/12

核物質や放射性物質をばら撒くことを目的としたRDD(Radiological Dispersal Device)が、大規模イベント会場などで使用されることを未然に防止するため、透過力が高く遮蔽が難しい高速中性子に注目し、これを検出することにより、核物質や中性子源の放出源を探知する検出器開発を開始した。高速中性子検出器としては、ガンマ線と中性子との発光減衰時間が異なることを利用して、波形から放射線の種類を区別する波形弁別PSD(Pulse Shape Discrimination)ができる、プラスチックシンチレータ(EJ-276)を導入した。中性子を選択的に計数することができるため、環境ガンマ線のバックグラウンドを抑制した信号・ノイズ比(S/N)の高い測定により、中性子に高い感度のある測定が期待できる。近大炉においては、原子炉起動用Pu-Be中性子線源を用いて、製作した長尺のEJ-276プラスチックシンチレータを用いた試験を行いった。検出器単体による中性子・ガンマ線弁別能力試験を行った結果、EJ-276により、環境ガンマ線の影響を抑えた中性子の測定が可能であることが確認できた。開発した長尺の検出器は、角度依存性を持つため、中性子線源の探知に利用できると考えられる。そこで、検出器の角度依存性を単体、及び、検出器2台とポリエチレンブロックとを組み合わせた体系で実験を行った。中性子検出の角度依存性を評価した結果、中性子線源の探知に利用できる可能性を示すことができた。

論文

大規模公共イベント等における核・放射性物質モニタ技術開発

持丸 貴則*; 小泉 光生; 高橋 時音; 弘中 浩太; 木村 祥紀; 佐藤 優樹; 寺阪 祐太; 山西 弘城*; 若林 源一郎*

第42回日本核物質管理学会年次大会会議論文集(インターネット), 4 Pages, 2021/11

日本原子力研究開発機構では、文部科学省核セキュリティ強化等補助事業の下、大規模公共イベント等において、核・放射性物質を用いたテロ行為等を未然に防ぐため、イベント会場にそれらが持ち込まれた場合に迅速に検知するための技術・装置の開発を目的とし、広域における放射性物質検知技術開発を4年計画で進めている。本講演では、プロジェクトの概要を説明するとともに、技術開発の進捗状況を一部紹介する。

論文

レーザー駆動中性子源を用いた中性子共鳴透過分析システムの実証

弘中 浩太; 伊藤 史哲*; Lee, J.; 小泉 光生; 高橋 時音; 鈴木 敏*; 余語 覚文*; 有川 安信*; 安部 勇輝*

第42回日本核物質管理学会年次大会会議論文集(インターネット), 4 Pages, 2021/11

中性子共鳴透過分析(NRTA)はパルス中性子源を用いてTOF測定を行うことで核物質を非破壊測定する手法であるが、小型・高精度化には短パルスな小型中性子源が必要となる。近年発展著しいレーザー技術を用いたレーザー駆動中性子源(LDNS)は、そのような中性子源として将来を期待されている。我々はLDNSを用いたNRTAの実現可能性を調べるため、大阪大学LFEXレーザーを用いて中性子TOF測定実験を行った。

論文

Development and testing of a delayed gamma-ray spectroscopy instrument utilizing Cf-252 neutrons evaluated for nuclear safeguards applications

Rodriguez, D.; Abbas, K.*; 小泉 光生; Nonneman, S.*; Rossi, F.; 高橋 時音

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1014, p.165685_1 - 165685_10, 2021/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:0.02(Instruments & Instrumentation)

Under the MEXT subsidy on research for improving nuclear security related development, we designed the Delayed Gamma-ray Californium Test (DGCT) instrument. From He-3 count-rate experiments performed in collaboration with the European Commission Joint Research Centre, we show the effective neutron flux entering the sample space. Further, we show delayed gamma-ray spectra of both U and Pu samples as well as a comparison to the background from Cf activation of the environment. Finally, we make comparisons to earlier spectra obtained using PUNITA, including relative fission capability, spectral signature, and mass correlations.

論文

Development of a neutron sintillator for a compact NRTA system

伊藤 史哲*; Lee, J.; 弘中 浩太; 高橋 時音; 鈴木 敏*; 堀 順一*; 寺田 和司*; 小泉 光生

KURNS Progress Report 2020, P. 98, 2021/08

文部科学省補助金事業「核セキュリティ強化等推進事業費補助金」の下、核不拡散技術開発の一環として、レーザー駆動中性子源(LDNS)を用いたコンパクトな核共鳴透過分析(NRTA)システムの技術開発を行っている。NRTAにおいては、パルス中性子源から放出される中性子エネルギーが、飛行時間(TOF)法を用いて測定される。LDNSは、短い飛行距離でも高精度なTOF測定を行うために必要となる、短いパルス幅を持つという特性等から注目されている。短距離TOF測定では、減速材中の水素への中性子捕獲による2.2MeVガンマ線の飛来タイミングと、共鳴エネルギー付近の中性子の飛来タイミングが重なり、大きなガンマ線背景事象が存在することとなる。また、LDNSは発展途上であるため、中性子フラックスが十分ではなく、検出効率の高い検出器を用いることが望ましい。このため、我々は、高エネルギーガンマ線に対する検出効率が低く、かつ高い中性子感度を持つ検出器(多層型中性子検出器)を開発してきた。令和3年度の実験結果の一つとして、多層型中性子検出器が、高エネルギーガンマ線に対して低感度であることが確かめられた。

論文

Evaluation of high-energy delayed gamma-ray spectra dependence on interrogation timing patterns

Rodriguez, D.; Bogucarska, T.*; 小泉 光生; Lee, H.-J.; Pedersen, B.*; Rossi, F.; 高橋 時音; Varasano, G.*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 997, p.165146_1 - 165146_13, 2021/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:48.83(Instruments & Instrumentation)

Under the MEXT subsidy to strengthen nuclear security related research, the ISCN is developing delayed gamma-ray spectroscopy (DGS) for nuclear safeguards. Here we present results from experiments using the PUNITA instrument in collaboration with JRC-Ispra to evaluate the gamma-ray spectral dependence on interrogation time patterns and number of cycles. Specifically, we investigated the observable gamma rays useful to quantify the $$^{239}$$Pu and $$^{235}$$U contributions. Of the time patterns tested in this study, we determined that irradiating the sample for 60-$$s$$ followed by a gamma-ray measurement of 60-$$s$$ was the best for a comparable one-hour total interrogation time.

論文

Utilizing nuclear data in delayed gamma-ray spectroscopy inverse Monte Carlo analysis

Rodriguez, D.; Abbas, K.*; Crochemore, J.-M.*; 小泉 光生; Nonneman, S.*; Pedersen, B.*; Rossi, F.; 瀬谷 道夫*; 高橋 時音

EPJ Web of Conferences, 239, p.17005_1 - 17005_5, 2020/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.19

While nondestructive assay techniques would improve the efficiency and time to quantify high-radioactivity nuclear material, there are no passive NDA techniques available to directly verify the U and Pu content. The JAEA and JRC are collaboratively developing the Delayed Gamma-ray Spectroscopy to evaluate the fissile composition from the unique fission product yield distributions. We are developing an Inverse Monte Carlo method that simulates the interrogation and evaluates the individual contributions to the composite spectrum. While the current nuclear data affects the ability to evaluate the composition, the IMC analysis method can be used to determine the systematic uncertainty contributions and has the potential to improve the nuclear data. We will present the current status of the DGS collaborative work as it relates to the development of the DGS IMC analysis.

論文

Utilizing PUNITA experiments to evaluate fundamental delayed gamma-ray spectroscopy interrogation requirements for nuclear safeguards

Rodriguez, D.; 小泉 光生; Rossi, F.; 瀬谷 道夫; 高橋 時音; Bogucarska, T.*; Crochemore, J.-M.*; Pedersen, B.*; 高峰 潤

Journal of Nuclear Science and Technology, 57(8), p.975 - 988, 2020/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:57.22(Nuclear Science & Technology)

Present safeguards verification methods of high-radioactivity nuclear material use destructive analysis techniques since passive nondestructive techniques are incapable of determining the nuclear material content. To improve this verification process, the JAEA and EC-JRC Ispra, Italy have been collaborating to develop delayed gamma-ray spectroscopy for composition analysis of the fissile nuclides as an aspect of the MEXT subsidy for improving nuclear security and the like. Multiple experiments were performed over three years using PUNITA to interrogate U and Pu samples to determine the signature from the short-lived fission products. We observed many gamma rays useful to determine the composition of a mixed nuclear material sample. Presented here are the results of these measurements with correlations to the interrogation, mass, volume, and sample homogeneity.

論文

Corrigendum to "Model design of a compact delayed gamma-ray moderator system using $$^{252}$$Cf for safeguards verification measurements" [Appl. Radiat. Isot. 148C (2019) 114-125]

Rodriguez, D.; Rossi, F.; 高橋 時音; 瀬谷 道夫*; 小泉 光生

Applied Radiation and Isotopes, 159, P. 109083_1, 2020/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:1.49(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

Under the MEXT subsidy to improve nuclear security related development, there was a mistake made in the MCNP model of our initial Cf moderator design. This corrigendum includes the description of the mistake and the results from correcting this.

論文

Delayed gamma-ray spectroscopy for nuclear material analysis, 2; Design of a practical system with DD neutron generator

Rossi, F.; Rodriguez, D.; 高橋 時音; 瀬谷 道夫; 小泉 光生

Proceedings of INMM 60th Annual Meeting (Internet), 7 Pages, 2019/07

To safeguard nuclear material at facilities like reprocessing plants, new active-interrogation nondestructive assay techniques are needed. We are developing a new delayed gamma-ray spectroscopy (DGS) system to be used together with current verification methods, like hybrid k edge/X ray densitometry, to quantify the fissile composition in high-radioactivity nuclear material samples. DGs quantifies the composition by comparing the ratios of gamma-ray peaks with energy above 3 MeV from short-lived fission products produced during irradiation of the sample by a high-rate external neutron source. Utilizing thermal neutrons allows more fission events to be produced by fissile nuclides (U-235, Pu-239 and Pu-241) to overcome the shielding required to reduce the low energy passive background from the long-lived fission products. While the dominant external sources proposed for this application are DT neutron generators, we are designing a compact system with the use of a DD neutron generator that produces neutrons with starting energies that are easier to moderate and retain. The main differences between the two systems will be presented here along with the description of the current design of our system. This technological research and development was supported by the Japanese government (MEXT). This work was performed under the MEXT subsidy to strengthen nuclear security related activities.

論文

Model design of a compact delayed gamma-ray moderator system using $$^{252}$$Cf for safeguards verification measurements

Rodriguez, D.; Rossi, F.; 高橋 時音; 瀬谷 道夫; 小泉 光生

Applied Radiation and Isotopes, 148, p.114 - 125, 2019/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:65.28(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

Delayed gamma-ray spectroscopy is an active-NDA technique used to determine the composition of HRNM samples by peak-ratio comparison of GRs above 3-MeV from the short-lived fission products. Filtering out the passive GRs from long-lived FPs reduces the DGS signal, so thermal neutrons are used to induce more fission events from fissile nuclides. We are developing a compact system to moderate $$sim$$ 2-MeV neutrons that are easier to moderate than 14-MeV neutrons from DT generators. This work describes the ideal moderator optimization for a $$^{252}$$Cf source that results in $$25.9times10^{-4}$$ cm$$^{-2}$$ $$n_{source}^{-1}$$ passing through the sample space with $$geq$$ 70% of those below 1-eV. Practical modifications resulted in $$leq$$ 20% reductions compared to the optimized design. Evaluations of DGS signals and backgrounds conclude that only a 21-MBq $$^{252}$$Cf source is required.

論文

Delayed gamma-ray spectroscopy, 2; Design study of moderator for a practical system

Rossi, F.; Rodriguez, D.; 高橋 時音; 瀬谷 道夫; 小泉 光生

日本核物質管理学会第39回年次大会論文集(CD-ROM), 3 Pages, 2018/11

この発表では、再処理施設の溶解溶液等の高放射性核物質サンプルの核分裂性核種比の検認に適用される、遅発ガンマ線分光非破壊分析システムの減速体(反射体)のコンパクト性を追求する設計研究について報告する。我々は、最初に小型中性子源としてDT及びDD中性子源を使った場合の有利、不利を調べた。この結果、DD中性子源がコンパクトで実用的なNDAシステムが達成できることが示された。ここではMCNPシミュレーションにより実施した、DD中性子源を使う予備的な最適化設計を報告する。

論文

Delayed gamma-ray spectroscopy, 1; Phase-I summary, Phase-II preview, and continuous solution monitoring

Rodriguez, D.; Rossi, F.; 高橋 時音; 瀬谷 道夫; 小泉 光生

日本核物質管理学会第39回年次大会論文集(インターネット), 2 Pages, 2018/11

高放射性核物質溶液サンプルの保障措置検認は、Pu/U元素量についてはHKED法で分析され、同位体組成については時間のかかる破壊分析により行われている。同位体組成検認の時間を短くするため、我々は、遅発ガンマ線分光法の開発を、欧州委員会・共同研究センターと共同して行っている。この遅発ガンマ線分光法では、強い$$gamma$$線バックグランドを凌駕するため、核分裂生成核種の発生させる3MeVより高いエネルギーの$$gamma$$線を利用する。我々は、遅発ガンマ線分光のPhase Iの開発概要及びPhase IIの開発計画を発表する。さらに、東海再処理工場(TRP)にて実証した$$gamma$$線(GR)パイプモニタリングについて報告するとともに、$$gamma$$線パイプモニタリング及び自己照射遅発ガンマ線分光技術を含む、再処理施設のプロセスモニタリングについて報告する。

論文

Development of delayed gamma-ray spectroscopy for nuclear material analysis

Rodriguez, D.; Rossi, F.; 高橋 時音; 瀬谷 道夫; 小泉 光生; Crochemore, J. M.*; Varasano, G.*; Bogucarska, T.*; Abbas, K.*; Pedersen, B.*

Proceedings of INMM 59th Annual Meeting (Internet), 7 Pages, 2018/07

DGS has great potential for HRNM, since it determines fissile nuclide compositions by correlating the observed DG spectrum to the unique FY of the individual nuclides. Experiments were performed with LRNM using both PUNITA and a JAEA designed Cf-shuffler tested in PERLA. The data was analyzed using an inverse MC method that both determines DG peak intensity correlations and provides an evaluation of the uncertainty of the measurements. The results were used to verify DG signatures for varying fissile compositions, total fissile content, and DGS interrogation timing patterns. Future development will focus on measuring HRNM and designing a compact system by evaluating different neutron sources, moderating materials, and detection capabilities. This presentation summarizes the JAEA/JRC DGS program to date and the future direction of this collaborative work performed using the MEXT subsidy for the promotion of strengthening nuclear security.

論文

Progress of divertor simulation research toward the realization of detached plasma using a large tandem mirror device

中嶋 洋輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 大木 健輔*; 坂本 瑞樹*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; 今井 剛*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 463, p.537 - 540, 2015/08

 被引用回数:17 パーセンタイル:85.71(Materials Science, Multidisciplinary)

A divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target is installed in the west end-sell in GAMMA 10 large tandem mirror device, and a hydrogen plasma irradiation experiment to the target have been started to investigate radiation cooling mechanism on the target. A gas injection system is installed in the D-module and Langmuir probe and calorie meter array are mounted on the target plate. During the plasma irradiation, the highest electron density of 2.4 $$times$$ 10$$^{18}$$ m$$^{-3}$$ and a significant reduction of the electron temperature from a few tens of eV to 2 eV are achieved on the target plate by hydrogen and noble gas injection into the D-module.

論文

The H-Invitational Database (H-InvDB); A Comprehensive annotation resource for human genes and transcripts

山崎 千里*; 村上 勝彦*; 藤井 康之*; 佐藤 慶治*; 原田 えりみ*; 武田 淳一*; 谷家 貴之*; 坂手 龍一*; 喜久川 真吾*; 嶋田 誠*; et al.

Nucleic Acids Research, 36(Database), p.D793 - D799, 2008/01

 被引用回数:51 パーセンタイル:73.43(Biochemistry & Molecular Biology)

ヒトゲノム解析のために、転写産物データベースを構築した。34057個のタンパク質コード領域と、642個のタンパク質をコードしていないRNAを見いだすことができた。

口頭

核不拡散・核セキュリティ用アクティブ中性子NDA技術の開発,3; DGS測定

高橋 時音; 小泉 光生; Rodriguez, D.; Rossi, F.; 高峰 潤; 瀬谷 道夫; Paradela, C.*; Heyse, J.*; Schillebeeckx, P.*; Pedersen, B.*; et al.

no journal, , 

原子力機構では、欧州委員会共同研究センターと共同で、核不拡散・核セキュリティのためのアクティブ中性子を用いた非破壊技術の開発を行っており、その一つとして、遅発$$gamma$$線分析法(DGS)の開発を行っている。誘発核分裂における核分裂生成物(FP)の発生分布は、核分裂性核種($$^{235}$$U, $$^{239}$$Pu及び$$^{241}$$Pu)によって決定される。そこで、核物質に中性子を照射し、誘発核分裂を起こし、生成された不安定核FPが崩壊する際に放出する遅発$$gamma$$線を測定、分析することにより、内部に含まれる核分裂性核種の比を求めることができる。我々は、比較的短半減期(秒$$sim$$数分)のFPからの3MeV以上の高エネルギー遅発$$gamma$$線に注目した分析法の開発をすすめている。本発表では、平成29年度に計画しているDGS法の実証実験について報告する。

口頭

核共鳴蛍光非破壊分析法を用いた核検知模擬実証試験

小泉 光生; Omer, M.; 高橋 時音; 瀬谷 道夫; 羽島 良一; 静間 俊行; 橋本 智*; 天野 壮*; 宮本 修治*

no journal, , 

原子力機構, 量子科学技術研究開発機構(QST), 兵庫県立大学は、核セキュリティ補助金の下、レーザーコンプトン散乱ガンマ線を用い、核共鳴蛍光散乱による散乱ガンマ線を測定し、重遮蔽物に隠ぺいされた核物質の検知するための技術開発を進めてきた。これまで、兵庫県立大学のニュースバル施設において実証試験を進めるため、レーザー装置, ガンマ線検出器, データ収集装置などの準備を進めてきた。実証試験では、模擬試料を遮蔽物中に入れた状態で、自動ステージを動かしながら試料の検知を行う計画である。令和元年度は本プロジェクトの最終年度に当たり、本計画の目的、準備状況、実証試験の概要、および計画しているワークショップなどを紹介する。

口頭

レーザー駆動中性子源を用いた核共鳴透過分析技術開発,1; 核共鳴透過分析法へのレーザー駆動中性子源の適用可能性

高橋 時音; 伊藤 史哲*; 小泉 光生; 鈴木 敏*; 余語 覚文*; 有川 安信*; 安部 勇輝*; 堀 順一*; 佐野 忠史*; Lee, J.; et al.

no journal, , 

文部科学省「核セキュリティ強化等推進事業」のもと、高線量核物質の検認に適用可能な非破壊測定技術の開発を進めている。そのうち、核共鳴透過分析(NRTA)法は、試料中の核分裂性核種濃度を同位体毎に測定可能であり、特に燃料デブリなどの固体試料の分析に非常に有効である。一方で、高精度測定のためには10mを超える長距離の飛行時間(TOF)測定装置が必要となることが課題となっている。そこで、極短パルスを特徴としたレーザー駆動中性子源を利用し、TOF測定装置を5m以下に抑えたNRTAについて概念設計を進めている。

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